Onderzoek sterkte onverzadigde zone

Op 17 september 2019 zijn de eerste sonderingen gemaakt bij de Maasdijk.

Achtergrondinformatie onderzoek ‘sterkte oververzadigde zone’

Op twee meetlocaties in Nederland voeren we onderzoek uit naar de sterkte van de grond in dijken, specifiek in de zones boven de grondwaterstand: de capillaire zone en de onverzadigde zone. In deze zones heeft het water, in de poriën van de grond, een onderdruk. Deze wateronderdruk beïnvloedt de sterkte van de grond en varieert door het jaar heen onder invloed van neerslag, verdamping, rivierwaterstand en grondwaterstand. Het is in Nederland tot nu toe niet gebruikelijk om dit effect van wateronderdruk op de sterkte van dijken te bestuderen. Tot nu toe werd de grond in dijken beschouwd als volledig verzadigd of volledig droog. De sterkte van de grond is belangrijk voor de beoordeling van de veiligheid van de dijk.

Waarom dit onderzoek?

We willen weten wat de invloed van de wateronderdrukken boven de grondwaterstand op de sterkte van de grond en de dijk is. De wateronderdrukken zorgen ervoor dat de gronddeeltjes naar elkaar toe worden getrokken. Daardoor ontstaat een structuur van kluiten en scheuren. Omdat de wateronderdruk in de poriën voortdurend varieert, zwellen en krimpen de kluiten ook voortdurend. Ook de sterkte van de grond varieert hierdoor voortdurend. De scheuren in de grond beïnvloeden ook de waterdoorlatendheid. Met dit onderzoek willen we erachter komen of de wateronderdruk afneemt of wellicht zelfs geheel verdwijnt in de winterperiode of in situaties met een hoge rivierwaterstand. Daarom voeren we het onderzoek over een langere periode uit, ook in de winter. Uiteindelijk doen we dit onderzoek om een nog betere analyse te kunnen maken van de veiligheid van de dijken in Nederland.

Hoe voeren we het uit?

Op twee locaties in Nederland plaatsen we sensoren in de grond. Een aantal sensoren meet het vochtgehalte in de grond. Dit vochtgehalte is 100% onder de grondwaterstand en in de capillaire zone. In de onverzadigde zone verloopt het vochtgehalte van beneden naar boven van 100% tot veel lagere waarden. Het niveau van de grondwaterstand en het verloop van het vochtgehalte variëren door het jaar heen. Andere sensoren meten de waterdruk. Deze waterdruk kan positief zijn onder de grondwaterstand of negatief (onderspanning) boven de grondwaterstand. Ook dit varieert door het jaar heen. Bij deze sensoren worden met een bepaalde regelmaat ook sonderingen (zie hieronder) uitgevoerd. Daarnaast worden enkele boringen en veldvintesten (zie hieronder) uitgevoerd. Met de sonderingen en veldvintesten wordt de sterkte van de grond gemeten. Het is de bedoeling om een relatie te vinden tussen de schuifsterkte die we meten met de sonderingen en veldvintesten, en het vochtgehalte en de water(onder)druk. De grondmonsters uit de boringen worden naar het laboratorium gebracht, waar ook allerlei testen op de grond worden gedaan.

(Een sondering is een meetinstrument dat met een stalen stang in de bodem wordt gedrukt. Met de meetwaarden wordt inzicht verkregen in de opbouw en verschillende eigenschappen van de ondergrond. Een veldvintest is een meetinstrument met een roterende vin, waarmee de schuifsterkte van de grond kan worden vastgesteld.)

De onderzoeklocaties

• De IJsseldijk bij Westervoort (Waterschap Rijn en IJssel)
• De Maasdijk (Oijense Benedendijk) bij Oijen (Waterschap Aa en Maas)

Planning

De sensoren zijn vanaf 16 september 2019 geïnstalleerd. Het is vooralsnog de bedoeling de meetperiode te beëindigen in het voorjaar of zomer van 2020. De precieze datum is op dit moment nog niet bekend. Na de onderzoeksfase worden de meetresultaten geanalyseerd. De resultaten daarvan komen naar verwachting in het najaar van 2020 beschikbaar. Mogelijk kan de opgedane kennis dan al worden toegepast in andere projecten. Omdat het onderzoeksonderwerp nieuw is voor Nederland, is het ook goed mogelijk dat nog aanvullend onderzoek nodig is, bijvoorbeeld op andere meetlocaties of in het laboratorium.

Resultaat onderzoek

Het onderzoek moet inzicht geven in de variaties van het vochtgehalte en de wateronderdruk, en de variaties in de sterkte die daar het gevolg van zijn. De bedoeling is om een relatie te vinden tussen sterkte, vochtgehalte en water(onder)druk. Wanneer we deze relatie weten te vinden, kunnen veldmetingen, laboratoriummetingen en berekeningen die worden gedaan om de sterkte van dijken vast te stellen nauwkeuriger worden uitgevoerd. Dit moet leiden tot minder onzekerheid en dus meer betrouwbaarheid bij de beoordeling van de veiligheid van dijken.

Hinder en overlast voor de omgeving

Bij de IJsseldijk bij Westervoort komen de sensoren bij de buitenteen, de binnenteen en op de binnenberm van de dijk te staan. Er kan wat hinder zijn voor de omgeving bij het installeren van de sensoren. De sensoren bij de buitenteen en binnenteen zullen tijdens de meetperiode geen hinder of overlast veroorzaken. De sensoren op de binnenberm staan achter het ter plaatse aanwezige trapveldje. Het trapveldje kan gewoon worden gebruikt. Bij de sensoren op de binnenberm worden met een regelmaat van enkele weken ook sonderingen uitgevoerd. Daardoor zal er af en toe een sondeervoertuig op het trapveldje aan het werk zijn. Dit is meestal een dag werk of zelfs minder.
Bij de Maasdijk is er geen hinder of overlast voor de omgeving. De meetlocatie bij de Maasdijk bevindt zich in een weiland.

Dit onderzoek vindt plaats in opdracht van Rijkswaterstaat WVL en de projectoverstijgende verkenning Macrostabiliteit (POVM), in samenwerking met Waterschap Rijn en IJssel, Waterschap Aa en Maas. Het onderzoek wordt uitgevoerd door Deltares en Wiertsema & Partners.